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C語言宏函數(shù)container of()簡介

更新時間：2021年12月18日 16:05:39 作者：叨陪鯉

這篇文章介紹了C語言宏函數(shù)container of()，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

在linux 內(nèi)核編程中，會經(jīng)常見到一個宏函數(shù)container_of(ptr,type,member), 但是當你通過追蹤源碼時，像我們這樣的一般人就會絕望了（這一堆都是什么呀？函數(shù)還可以這樣定義？？？怎么還有0呢？？？ ?哎，算了，還是放棄吧。。。）。這就是內(nèi)核大佬們厲害的地方，隨便兩行代碼就讓我們懷疑人生，凡是都需要一個過程，慢慢來吧。

其實，原理很簡單： ?已知結(jié)構(gòu)體type的成員member的地址ptr，求解結(jié)構(gòu)體type的起始地址。

type的起始地址 = ptr - size (這里需要都轉(zhuǎn)換為char *，因為它為單位字節(jié))。

到此，該函數(shù)已經(jīng)講完，是不是很簡單？？？其實也不是，這里并沒有提到size如何計算，而令我們頭暈的正是這里。

好吧，先上container of函數(shù)原型：

#define container_of(ptr, type, member) ({              \         
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \         
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

其次為 offserof 函數(shù)原型：

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

怎么樣，是不是很炫？ ?好吧，下面開始揭開面紗：

（一）0 指針的使用 ? ?（自己給的名字，不知有木問題）

讓事實說話：

#include<stdio.h>
 
struct test
{
	char i ;
	int j;
	char k;
};
 
int main()
{
	struct test temp;
	printf("&temp = %p\n",&temp);   
	printf("&temp.k = %p\n",&temp.k);
	printf("&((struct test *)0)->k = %d\n",((int)&((struct test *)0)->k));
 
}

編譯運行，可以得到如下結(jié)果：

&temp = 0xbf9815b4
&temp.k = 0xbf9815bc
&((struct test *)0)->k = 8

什么意思看到了吧，自定義的結(jié)構(gòu)體有三個變量：i，j，k。因為有字節(jié)對齊要求，所以該結(jié)構(gòu)體大小為4bytes * 3 =12 bytes. ? 而&（（struct test *）0）->k 的作用就是求 k到結(jié)構(gòu)體temp起始地址的字節(jié)數(shù)大小（就是我們的size）。在這里0被強制轉(zhuǎn)化為struct test *型，它的作用就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針，就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針，就是作為指向該結(jié)構(gòu)體起始地址的指針，而&（（struct test *）0）->k ?的作用便是求k到該起始指針的字節(jié)數(shù)。。。其實是求相對地址，起始地址為0，則&k的值便是size大小（注：打印時因為需要整型，所以有個int強轉(zhuǎn)）所以我們便可以求我們需要的 size 了 ?。好吧，一不小心把 offsetof() 函數(shù)的功能給講完了：：：

#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)

這次再看就順眼了吧（底層為什么是這樣我還是不懂。。。只知道這樣確實可以）， ?所以offsetof（）的作用就是求我們夢寐以求的size, 并以size_t形式返回（size_t：無符號整型）。

（二）內(nèi)核編程的嚴謹性

#define container_of(ptr, type, member) ({              \         
const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \         
(type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})

這里我們只看第二行：

const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);

它的作用是什么呢？其實沒什么作用（勿噴勿噴，讓我把話說完），但就形式而言 _mptr = ptr, ?那為什么要要定義一個一樣的變量呢？？？其實這正是內(nèi)核人員的牛逼之處：如果開發(fā)者使用時輸入的參數(shù)有問題：ptr與member類型不匹配，編譯時便會有warnning，但是如果去掉改行，那個就沒有了，而這個警告恰恰是必須的（防止出錯有不知道錯誤在哪里）。。。這嚴謹性可以吧